浅谈基于EMC的共模干扰与差模干扰以及抑制方法
EMC抑制方法
电磁兼容控制技术众所周知，屏蔽、滤波、合理接地合理布局等抑制干扰的措施都是很有效的，在工程实践中被广泛采用。
但是随着用电子系统的集成化、综合化，以上措施的应用往往会与成本、质量、功能要求产生矛盾，必须权衡利弊研究出最合理的措施来满足电磁兼容性要求。
又如新的导电和屏蔽材料以及工艺方法的出现，使电磁兼容性控制技术又有了新的措施，可见电磁兼容控制技术始终是电磁兼容科学中最活跃的研究课题。
1.电磁干扰的控制策略电磁兼容学科是在早期单纯的抗干扰方法基础上发展形成的，两者的目标都是为了使设备和系统达到在共存的环境中互不发生干涉，最大限度地发挥其工作效率。
但是早期的抗干扰方法和现代的电磁兼容技术在控制电磁干扰策略思想上有着本质的差别。
单纯的抗干扰方法在抑制干扰的思想方法上比较简单，或者认识比较肤浅，主要的思路集中在怎样设法抑制干扰的传播上，因此工程技术人员处于极为被动的地位，那里有干扰就在哪里就事论事的给予解决，当然经验丰富的工程师也会采取预防措施，但这仅仅是根据经验局部的应用，解决问题的方法也是单纯的对抗式的措施。
电磁兼容技术在控制干扰的策略上采取了主动预防、整体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针。
人类在征服大自然各种灾难性危害中，总结出的预防和救治、对抗和疏导等一系列策略，在控制电磁危害中同样是极其有效的思维方法。
首先电磁兼容性控制是一项系统工程，应该在设备和系统设计、研制、生产、使用与维护的各阶段都充分的予以考虑和实施才可能有效。
科学而先进的电磁兼容工程管理是有效控制技术的重要组成部分。
在控制方法，除了采用众所周知的抑制干扰传播的技术，如屏蔽、接地、答接、合理布线等方法以外，还可以采取回避和疏导的技术处理，如空间方位分离、频率划分与回避、滤波、吸收和旁路等等，有时这些回避和疏导技术简单而巧妙，可以代替成本费用昂贵而质量体积较大的硬件措施，收到事半功倍的效果。
他们是精明的工程师们经常采用的控制方法。
在解决电磁干扰问题的时机上，应该由设备研制后期暴露出不兼容问题而采取挽救修补措施的被动控制方法，转变成在设备设计初始阶段就开展预测分析和设计，预先检验计算，并全面规划实施细则和步骤，做到防患于未然。
共模干扰和差模干扰
的状态忽略不计 3 应小于或等于 ,-0>・ " 符合以上四条要求的电源为非内在受限制电源。 三、 结论
综上所述，信息技术设备的设计人员可以通过以上评定供电 电源是否为受限制电源来决定被供电设备是否采用防火防护外 壳。 当然， 如果你设计的外壳采用 > F / 级或更优燃烧等级的材料， 则对供电电源是否为受限制电源就没有要求了。
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安全与电磁兼容
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电磁干扰差模共模干扰抑制措施
电磁干扰差模共模干扰抑制措施电磁干扰(EMI)是指在电磁环境中，由于电磁波的辐射、传导或耦合而引起的潜在问题。
在电子设备中，差模共模干扰是最常见和容易发生的电磁干扰形式之一、差模干扰是指在信号的正负两根导线上引入的干扰信号。
共模干扰是指在信号和地线之间或信号和屏蔽之间引入的干扰信号。
为了保证电子设备的正常工作，需要采取一系列抑制措施来抑制差模共模干扰。
1.使用差分信号传输：差模干扰是指在信号的正负两根导线上引入的干扰信号，而差分信号传输采用了两根互补的信号线，其中一根是信号线，另一根是信号线的反相线。
这样设计可以使得差模信号在两根导线上被平衡地引入，从而减小差模干扰的影响。
2.使用屏蔽线缆：差分信号传输可以减小差模干扰，但无法完全消除。
将信号线包裹在屏蔽层中可以进一步减小差模干扰的影响。
屏蔽线缆使用了金属屏蔽层，可以有效地吸收和屏蔽外部的电磁干扰，从而减小差模干扰。
3.采用均衡电路：在接收信号的端口，使用均衡电路可以进一步减小差模干扰的影响。
均衡电路可以将差模信号进行抵消，从而降低差模干扰对信号的影响。
4.使用差模输入输出接口：差模输入输出接口可以限制差模干扰信号的传播路径。
通过选择合适的差模输入输出接口，可以减小差模干扰信号的传播，从而减小对设备的影响。
1.接地：良好的接地可以减小共模干扰的影响。
在设计电子设备时，需要合理设置接地点，确保设备的各个部分都能够得到正确的接地。
2.屏蔽：在信号传输过程中，可以采用屏蔽层将信号线和地线之间隔离，从而减小共模干扰的影响。
屏蔽层采用金属材料制成，可以有效地吸收和屏蔽外部的电磁干扰。
3.使用滤波器：在信号线上安装共模滤波器可以减小共模干扰的影响。
共模滤波器可以选择合适的频率范围，将共模干扰信号滤除，从而保证信号的质量。
4.绕线方式：在布线时，可以通过适当的绕线方式来减小共模干扰的影响。
例如，采用环形绕线、交叉绕线等方法，可以使得信号线和地线之间的耦合减小，从而减小共模干扰。
单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术
单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术单片机硬件设计中的电磁兼容性（EMC）与干扰抑制技术引言在现代电子设备中，单片机（Microcontroller Unit，MCU）起到了至关重要的作用。
单片机的硬件设计必须考虑电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC）和抑制干扰的技术。
本文将介绍单片机硬件设计中的EMC兼容性和干扰抑制技术，包括电磁干扰的来源、EMC设计要求、常用的干扰抑制技术以及正确的布线和接地技巧。
一、电磁干扰的来源电磁干扰可以由各种外部和内部因素引起。
以下是一些常见的电磁干扰来源：1. 射频辐射：包括无线通信、雷达或其他射频电源等设备产生的电磁波。
2. 电源线干扰：来自交流电源线的噪声，如谐波和干扰信号。
3. 开关电源：开关电源高频噪声会通过电源线和地线传播到其他电子设备中。
4. 过电压和静电放电：电气设备的开关、电磁阀等在操作时可能产生过电压和静电放电。
5. 瞬态电压：包括闪电击中电力线、开关电源的瞬态电压等。
二、EMC设计要求为了满足EMC设计要求，单片机硬件设计应考虑以下方面：1. 辐射和传导：抑制电磁辐射和传导干扰，以确保设备不会对其他设备产生干扰。
2. 抗干扰：增强设备的抗干扰能力，使其能够正常工作并受到外部干扰的影响较小。
3. 地址线、数据线和控制线的布局：合理的布局可以减少交叉耦合和串扰，降低电磁干扰。
4. 接地：良好的接地设计可以降低共模噪声和差模噪声，提高设备的抗干扰能力。
5. 输入输出端口的保护：通过使用适当的保护电路来保护单片机的输入输出端口，防止它们受到外部电磁干扰的损坏。
三、干扰抑制技术1. 滤波器：采用适当的滤波器可以抑制进入单片机的高频噪声。
常见的滤波器包括RC滤波器和LC滤波器。
2. 屏蔽：通过在关键部件周围添加屏蔽罩或屏蔽层，可以有效地防止电磁波的干扰。
3. 地线设计：良好的接地设计可以减少回路的回流电流，降低共模噪声，并提高设备的抗干扰能力。
共模干扰与差模干扰详解
共模干扰与差模干扰一、共模干扰(1)什么是共模干扰共模干扰是两个幅度相同，相位相同的信号。
在两个设备之间传输电源或者信号的传输线至少有两根，如图1所示：图1在上图模型中，电源或者信号在传输过程中一般有三种可能会产生共模干扰。
第一种：外界电磁场在传输线1和传输线2上同时感应出电压，由此感应电压产生感应电流并在传输线上传播，如图2所示：图2第二种：设备1和设备2的接地点GND1和GND2电位不相同，导致实际的两个设备之间存在压差，从而产生感应电流在两根传输线上传播，如图3所示：图3第三种：传输线1和传输线2与图1中GND也就是大地存在电位差，也就是两个导线做去路，地线做来路，这样电缆上同样也会存在共模电流，如图4所示：图4(2)如何抑制共模干扰知道了什么是共模干扰以及其产生的缘由，那么抑制共模干扰就有了头绪。
通常采用以下方法减小共模干扰的影响：1．屏蔽和绝缘：使用屏蔽电缆或屏蔽盒，以阻止外部干扰信号进入信号线或电路。
2．差分信号：使用差分信号传输，其中信号由两个相对的信号线组成，共模干扰信号会在两个线上产生相同的影响，从而在接收端可以被抵消。
3．地线设计：优化地线和接地系统，以减小地线噪声和共模干扰。
4．滤波器：使用共模电感来去除共模干扰信号，通常是在接收端或信号处理器中使用。
二、差模干扰(1)什么是差模干扰差模干扰是两个幅度相同，方向相反的信号。
差模干扰就是线与线之间的干扰，指电源与设备之间的传导线构成的回路中存在的电压尖峰、跳动等。
模型如图5所示图5(2)如何抑制差模干扰1．使用差模电感：差模电感是通过将两个同向匝数相同的线圈按照特定规则绕制而成的。
它的理论特性是在差模电流下表现出高阻抗，而在共模电流下则表现为零阻抗。
在电路中，差模电感的主要功能是消除电路中的差模信号。
2．使用差模电容：电容的阻抗随频率变化特性是Z=1/(2πfC)，可见差模干扰的频率越高，电容对其的阻抗越低。
我们可以利用这个特性将差模干扰旁路掉。
共模干扰,差模干扰,共模残压
共模干扰与差模干扰共模干扰（Common-mode）：两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同者称为共模干扰。
共模电流一般情况下，电缆上产生共模电流的原因有三个方面: 一个是外界电磁场在电缆中所有导线上感应出来的电压（这个电压相对于大地是等幅同相的），这个电压产生电流；另一个原因是电缆两端的设备所接的地电位不同，在这个地电位的驱动下产生电流; 第三个原因是设备上的电缆与大地之间的电位差，这样电缆上会有共模电流。
如果设备在其电缆上产生共模电流，电缆会产生强烈的电磁辐射，对电子、电气产品元器件产生电磁干扰，影响产品的性能指标。
另外，当电路不平衡时，共模电流会转变为差模电流，差模电流对电路直接产生干扰影响。
对于电子、电气产品电路中的信号线及其回路而言:差模电流流过电路中的导线环路时，将引起差模辐射，这种环路相当于小环天线，能向空间辐射磁场，或接收磁场。
因此，必须限制环路的大小和面积。
如何识别共模干扰1）从干扰源判断：雷电、附近发生的电弧、附近的电台或其它大功率辐射装置在电缆上产生的干扰是共模干扰。
2）从频率上判断：共模干扰主要集中在1MHz以上。
这是由于共模干扰是通过空间感应到电缆上的，这种感应只有在较高频率时才容易发生。
但有一种例外，当电缆从很强的磁场辐射源（例如，开关电源）旁边通过时，也会感应上频率较低的共模干扰。
3）用仪器测量：只要有一台频谱分析仪和一只电流卡钳就可以进行测量、判断了，判断的步骤如下：将卡钳卡在信号线或地线（火线或零线）上，记录下某个感兴趣频率（f1）的干扰强度；/将卡钳同时卡住信号线和地线，若能观察到（f1）处的干扰，则（f1）干扰中包含共模干扰成份，要判断是否仅含共模成份，进行步骤三的判别；将卡钳分别卡住信号线和地线，若两根线上测得的（f1）干扰的幅度相同，则（f1）干扰中仅含共模成份；若不相同，则（f1）干扰中还包含差模成份。
消除共模干扰的方法包括：（1）采用屏蔽双绞线并有效接地（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线（4）不要和电控锁等易产生干扰的设备共用同一个电源（5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV) （6）使用差分式电路差模干扰（Differential-mode）：两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反称为差模干扰。
差模干扰和共模干扰
共模干扰与差模干扰1，第一章共模干扰：一般指在两根信号线上产生的幅度相等，相位相同的噪声。
差模干扰：则是幅度想等，相位相反的的噪声。
常用的差分线对共模干扰的抗干扰能力就非常强。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。
其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。
共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。
共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。
共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。
共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。
差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
差模干扰在两根信号线之间传输，属于对称性干扰。
消除差模干扰的方法是在电路中增加一个偏值电阻,并采用双绞线；共模干扰是在信号线与地之间传输，属于非对称性干扰。
消除共模干扰的方法包括：（1）采用屏蔽双绞线并有效接地（2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线（4）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)在一般情况下，差模信号就是两个信号之差，共模信号是两个信号的算术平均值。
共模抑制比：差模信号电压增益与共模信号电压增益的比值，说明差分放大电路对共模信号的抑制能力，因此共模抑制比越大越好，说明电路的性能优良传输线的共模状态：当两条耦合传输线上驱动信号的幅度与相位都相同时，称为共模传输模式。
电源线噪声：共模干扰、差模干扰-设计应用
电源线噪声：共模干扰、差模干扰-设计应用1、电源线噪声是电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的。
电源线噪声分为两大类：共模干扰、差模干扰。
共模干扰定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。
如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的，我们称之为"差模"；黄色信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为"共模"。
2.1共模干扰信号共模干扰的电流大小不一定相等，但是方向（相位）相同的。
电气设备对外的干扰多以共模干扰为主，外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差模信号。
2.2差模干扰信号差模干扰的电流大小相等，方向（相位）相反。
由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。
2.3共模干扰产生原因1. 电网串入共模干扰电压。
2. 辐射干扰（如雷电，设备电弧，附近电台，大功率辐射源）在信号线上感应出共模干扰，原因是交变的磁场产生交变的电流，地线－零线回路面积与地线－火线回路面积不相同，两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。
3.接地电压不一样，简单的说就电位差而造就了共模干扰。
4.设备内部的线路对电源线造成的共模干扰。
2.4共模干扰电流共模干扰一般是以共模干扰电流存在的形式出现的，一般情况下共模干扰电流产生的原因有三个方面：1. 外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压（这个电压相对于大地是等幅和同相的），由这个电压产生的电流。
2. 由于电路走线两端的器件所接的地电位不同，在这个地电位差的驱动下产生的电流。
3. 器件上的电路走线与大地之间有电位差，这样电路走线上会产生共模干扰电流。
2.5注意事项1.器件如果在其电路走线上产生共模干扰电流，则电路走线会产生强烈的电磁辐射，对电子、电气产品元器件产生电磁干扰，影响产品的性能指标；2.当电路不平衡时，共模干扰电流会转变为差模干扰电流，差模干扰电流对电路直接产生干扰影响。
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基于EMC的共模干扰与差模干扰以及抑制方法什么是共模与差模
电器设备的电源线，电话等的通信线, 与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号，在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。
电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态, 一种是两根导线分别做为往返线路传输, 我们称之为"差模"；另一种是两根导线做去路,地线做返回传输, 我们称之为"共模"。
如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的，我们称之为"差模"；而黄信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为"共模"。
共模干扰与差模干扰
任何两根电源线或通信线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示：共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。
在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。
差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。
共模干扰信号
共模干扰的电流大小不一定相等，但是方向（相位）相同的。
电气设备对外的干扰多以共模干扰为主，外来的干扰也多以共模干扰为主，共模干扰本身一般不会对设备产生危害，但是如果共模干扰转变为差模干扰，干扰就严重了，因为有用信号都是差模信号。
差模干扰信号
差模干扰的电流大小相等，方向（相位）相反。
由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续，以及信号回流路径流过了意料之外的通路等，差模电流会转换成共模电流。
共模干扰产生原因
1. 电网串入共模干扰电压。
2. 辐射干扰（如雷电，设备电弧，附近电台，大功率辐射源）在信号线上感应出共模干扰，原因是交变的磁场产生交变的电流，地线－零线回路面积与地线－火线回路面积不相同，两个回路阻抗不同等原因造成电流大小不同。
3.接地电压不一样，简单的说就电位差而造就了共模干扰。
4.设备内部的线路对电源线造成的共模干扰。
共模干扰电流
共模干扰一般是以共模干扰电流存在的形式出现的，一般情况下共模干扰电流产生的原因有三个方面:
1. 外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压（这个电压相对于大地是等幅和同相的），由这个电压产生的电流。
2. 由于电路走线两端的器件所接的地电位不同，在这个地电位差的驱动下产生的电流。
3. 器件上的电路走线与大地之间有电位差，这样电路走线上会产生共模干扰电流。
器件如果在其电路走线上产生共模干扰电流，则电路走线会产生强烈的电磁辐射，对电子、电气产品元器件产生电磁干扰，影响产品的性能指标；另外，当电路不平衡时，共模干扰电流会转变为差模干扰电流，差模干扰电流对电路直接产生干扰影响。
对于电子、电气产品电路中的信号线及其回路而言:差模干扰电流流过电路中的导线环路时，将引起差模干扰辐射，这种环路相当于小环天线，能向空间辐射磁场，或接收磁场。
如何识别共模干扰
1. 从干扰源判断:雷电、附近发生的电弧、附近的电台或其它大功率辐射装置在电缆上产生的干扰为共模干扰。
2. 从频率上判断:共模干扰主要集中在1MHz以上。
这是由于共模干扰是通过空间感应到电缆上的，这种感应只有在较高频率时才容易发生。
但有一种例外，当电缆从很强的磁场辐射源(例如，开关电源)旁边通过时，也会感应到频率较低的共模干扰。
3. 用仪器测量:只要有一台频谱分析仪和一只电流卡钳就可以进行测量、判断了，判断的步骤如下：
a. 将电流卡钳分别卡在信号线或地线(火线或零线)上，记录下某个感应频率(f1)的干扰强度。
b.将电流卡钳同时卡住信号线和地线，若能观察到(f1)处的干扰，则(f1)干扰中包含共模干扰成份，要判断是否仅含共模干扰成份，进行步骤c的判别。
c.将卡钳分别卡住信号线和地线，若两根线上测得的(f1)干扰的幅度相同，则(f1)干扰中仅含共模干扰成份;若不相同，则(f1)干扰中还包含差模干扰成份。
如何抑制共模干扰
共模干扰作为EMC干扰中最为常见且危害较大的干扰，我们抑制它最直接的方法就是滤波，这是抑制和防止共模干扰的一项重要措施。
滤波器的功能就是允许某一特定频率的信号顺利通过，而其它频率的信号则要受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路,它切断了电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径，另外它还是压缩干扰频谱的一种有效方法，当干扰频谱不同于有用信号的频带时，可以用滤波器将无用的干扰信号滤除。
因此，恰当地选择和正确地使用滤波器对抑制共模干扰是十分重要的。
如果有用信号是差模信号而干扰信号是共模信号，可使用共模电感来抑制干扰信号：
USB 端口的滤波处理－使用共模电感
USB 传输线上的信号是差分信号而干扰源是共模干扰信号，在传输线上串上共模电感能较好的抑制共模干扰，而对有用的差分信号没有任何衰减。
USB 高速运行会在DM/DP信号线上产生很强的共模干扰
电路中加入滤波器－共模电感后共模干扰信号得到有效抑制
如果共模干扰源是在电源回路，可使用共模电容来抑制干扰信号
在电路中引入共模电容，则共模电容提供最短的路径使共模干扰信号被旁路，从而抑制共模干扰的产生。
如果电源回路同时还存在差模干扰，使用差模电容来抑制干扰
在电路中引入差模电容，则差模电容提供最短的路径使差模干扰信号被旁路，从而抑制差模干扰的产生。
总结
共模干扰作为EMC干扰中最为常见且危害很大的干扰,抑制它的方法除了滤波外，还可以通过对信号线路进行屏蔽，在PCB 板上大面积铺地降低地线阻抗来减少共模信号强度等方法。
有关EMC元器件的选型及应用，我们会在今后作更多的介绍，敬请关注，谢谢!。